25. Заряд и его свойства. Закон сохранения электрического заряда. Закон Кулона.

Ответ. Электрический заряд – это внутреннее свойство тел или частиц, характеризующее их способность к электромагнитным взаимодействиям. Заряд q определяют в кулонах (Кл). Существует элементарный (минимальный) электрический заряд: е = 1,60 ∙ 10⁻¹⁹ Кл. Носитель элементарного отрицательного заряда – электрон. Носитель элементарного положительного заряда – протон. Фундаментальные свойства электрического заряда: 1. Электрический заряд существует в двух видах: положительном и отрицательном. Одноименные заряды отталкиваются, разноименные –притягиваются. 2. Электрический заряд инвариантен – его величина не зависит от системы отсчета и, следовательно, не зависит от того движется он или покоится. 3. Электрический заряд дискретен – заряд любого тела составляет целое кратное элементарного электрического заряда е. 4. Электрический заряд аддитивен – заряд любой системы тел (частиц) равен сумме зарядов тел (частиц), входящих в систему. Закон сохранения электрического заряда: алгебраическая сумма электрических зарядов любой замкнутой системы остается неизменной, какие бы процессы ни происходили внутри данной системы. Под замкнутой системой в данном законе понимается электрически изолированная система, которая не обменивается зарядами с внешними телами. Точечный электрический заряд – это заряженная материальная точка. Пробный электрический заряд ‒ точечный заряд настолько малой величины, что он практически не вызывает перераспределения электрических зарядов на окружающих телах и, следовательно, не вызывает заметного искажения исследуемого поля. Французский физик Шарль Кулон в 1785 г. с помощью крутильных весов установил закон взаимодействия двух точеных зарядов (закон Кулона): сила взаимодействия между двумя неподвижными точечными зарядами q1 и q2, находящимися в вакууме, прямо пропорциональна величинам зарядов, обратно пропорциональна квадрату расстояния r между ними и направлена вдоль соединяющей их прямой: , 𝜀0 = 8,85 ∙ 10−12Ф/м − диэлектрическая постоянная. Силы электростатического взаимодействия часто называют кулоновскими силами. Закон Кулона аналогичен по форме закону всемирного тяготения. При этом роль тяжелых масс играют электрические заряды. Принцип суперпозиции сил: Всякое заряженное тело можно представить как совокупность точечных зарядов, аналогично тому, как в механике всякое тело можно считать совокупностью материальных точек. Поэтому электростатическая сила, с которой одно заряженное тело действует на другое, равна геометрической сумме сил, приложенных ко всем точечным зарядам второго тела со стороны каждого точечного заряда первого тела. Когда заряды распределены в заряженном теле непрерывно – вдоль некоторой линии (например, в случае заряженного тонкого стержня) используют понятие линейной плотности электрического заряда: 𝜆 = 𝑑𝑞/𝑑𝑙. Когда заряды распределены в заряженном теле непрерывно – вдоль некоторой поверхности используют понятие поверхностной плотности электрического заряда: 𝜎 = 𝑑𝑞/𝑑𝑆. Когда заряды распределены в заряженном теле непрерывно – по всему объему используют понятие объемной плотности электрического заряда: 𝜌 = 𝑑𝑞/𝑑V.